1摘要与世界以指数速率生成数字数据,DNA已成为一种有希望的档案介质。由于其耐用性,物理密度和高信息容量,它提供了更高效,更持久的数字存储解决方案。该领域的研究包括编码方案的开发,这些方案与现有的DNA合成和测序技术兼容。最近的研究表明,使用复合DNA字母来利用这些技术的固有信息冗余性。这种方法中的一个主要挑战涉及嘈杂的推理过程,这阻止了大型复合字母的使用。本文引入了一种基于DNA的数据存储的新方法,与标准基于DNA的存储系统相比,逻辑密度增加了6.5倍,其重建误差接近零。组合DNA编码使用一组可明显区分的DNA短裤来构建大型组合字母,其中每个字母代表一个短成员的子集。这些组合字母的性质可以最大程度地减少混合误差,同时也确保了系统的鲁棒性。正如本文所示,我们正式定义了各种组合编码方案并研究其理论属性,例如信息密度,重建概率和所需的合成以及测序多重性。然后,我们建议使用基于组合DNA的数据存储系统的端到端设计,包括编码方案,二维误差校正代码和重建算法。在使用计算机模拟中,我们演示了我们建议的方法,并评估不同的组合字母,用于在不同的误差方面编码10KB消息。模拟揭示了重要的见解,包括核苷酸替代误差对缩短器级插入和缺失的相对可管理性。测序覆盖范围被发现是影响系统性能的关键因素,并且使用二维REED - 固体(RS)误差校正已显着提高了重建率。我们的实验概念证明通过使用吉布森组装构建两个组合序列来验证我们的方法的可行性,从而模仿了一个4周期组合合成过程。我们确认了成功的重建,并确定了我们方法对不同错误类型的鲁棒性。子采样实验支持采样率的重要作用及其对整体性能的影响。我们的工作证明了组合短材料编码基于DNA的数据存储的潜力,同时提出了理论研究问题和技术挑战。这些包括组合DNA的误差校正代码的开发,最佳采样率的探索以及支持组合合成的DNA合成技术的发展。将组合原理与错误校正校正策略结合起来为有效的,错误的DNA的存储解决方案铺平了道路。
DNA 化学修饰是改善寡核苷酸特性的常用策略,尤其适用于治疗和纳米技术。现有的合成方法主要依赖于亚磷酰胺化学或核苷三磷酸的聚合,但在规模、可扩展性和可持续性方面受到限制。在此,我们报告了一种使用模板依赖性短片段 DNA 连接的从头合成修饰寡核苷酸的可靠替代方法。我们的方法基于化学修饰的短单磷酸盐作为 T3 DNA 连接酶底物的快速和可扩展性。该方法表现出对化学修饰的高耐受性、灵活性和整体效率,从而最终可以获得各种不同长度(20 → 120 个核苷酸)的修饰寡核苷酸。我们已将该方法应用于临床相关的反义药物和各种修饰的超聚体的合成。此外,设计的化学酶方法在治疗和生物技术领域具有巨大的应用潜力。
DNA的化学修饰是改善寡核苷酸特性的常见策略,尤其是在治疗和纳米技术的背景下。现有的合成方法基本上依赖于磷光化化学或三磷酸核苷的聚合,并且在大小,可伸缩性和可持续性方面受到限制。在此,我们报告了一种使用模板依赖性的Shortmer片段的模板依赖性DNA连接的改性寡核苷酸从头合成的可靠替代方法。我们的方法基于化学修饰的Shortmer单磷酸盐作为T3 DNA连接酶的底物的快速而缩放的可及性。这种方法表现出对化学修饰,柔韧性和整体效率的高耐受性,从而授予最终具有不同长度(20→160个核苷酸)的最终范围广泛的修饰寡核苷酸。我们已将这种方法应用于临床相关的反义药物和高度修饰的超强剂的合成。此外,设计的化学酶方法在寡核苷酸疗法,生物有机化学,药理学和化学生物学中具有巨大的应用。
DNA的化学修饰是改善寡核苷酸的特性,特别是用于治疗和纳米技术的常见策略。存在的合成方法基本上依赖于磷光化学或三磷酸核苷的聚合,但在大小,可伸缩性和可持续性方面受到限制。在本文中,我们报告了一种使用模板依赖性DNA连接的短片片段,用于从头合成修饰的寡核苷酸。我们的方法基于化学修饰的Shortmer单粒子作为T3 DNA连接酶的底物的快速而缩放的可访问性。这种方法表明对化学修饰,灵活性和整体效率表现出很高的耐受性,从而允许访问具有不同长度(20→120个核苷酸)的广泛修饰的寡核苷酸。我们已将这种方法应用于临床相关的反义药物和含有多种模块化的超义药物的合成。此外,设计的化学酶方法在治疗和生物技术中具有巨大的应用潜力。
